I. Causas de las grietas

Las grietas que aparecen en la arena de resina furánica durante el proceso de autoendurecimiento son consecuencia de la combinación de las características de curado de la resina, las propiedades de la arena, las condiciones ambientales y las operaciones del proceso. Solo un análisis exhaustivo y una optimización precisa de los parámetros del proceso pueden eliminar eficazmente los defectos de agrietamiento.

1. Influencia de las características de reacción entre la resina y el endurecedor

   Al mezclar resina de furano autofraguante, endurecedor y arena, se produce una reacción de reticulación exotérmica que endurece el molde. Si el calor liberado por la reacción es intenso y concentrado, se genera un gradiente de temperatura significativo en el interior del molde. La capa exterior se endurece rápidamente formando una carcasa rígida, mientras que la sección interior continúa reaccionando y se expande debido a la acumulación de calor. Aparecen grietas cuando la tensión de expansión interna supera el límite de resistencia a la tracción de la carcasa exterior rígida.

   En moldes grandes utilizados para piezas fundidas de gran tamaño, las dosis elevadas de resina y endurecedor generan calor de reacción acumulado y una diferencia de temperatura considerable entre las capas interna y externa. La capa externa soporta esfuerzos de tracción y es propensa a agrietarse.

2. Influencia de las propiedades y la granulometría de la arena

   La distribución del tamaño de las partículas de arena, la forma del grano, el contenido de arcilla y el contenido de finos influyen considerablemente en la propensión al agrietamiento. Una granulometría inadecuada con exceso de arena fina aumenta la superficie de contacto de la resina, lo que provoca una mayor contracción durante el curado y puntos de concentración de tensiones que inician las grietas.

   En comparación con los granos de arena redondeados, los granos angulares generan mayor resistencia a la fricción durante la contracción de la resina, restringen la deformación libre de la masa de arena y aumentan el riesgo de agrietamiento. El exceso de arcilla y finos absorbe parte de la resina, reduciendo la fuerza de unión efectiva entre los granos de arena. Los cambios de volumen adicionales durante la deshidratación y la transformación de fase, junto con la tensión de contracción de la resina, inducen aún más el agrietamiento.

3. Influencia de las operaciones del proceso

• Un tiempo de mezclado insuficiente impide una distribución uniforme de la resina y el endurecedor alrededor de los granos de arena. Las zonas con alta concentración de resina presentan una gran contracción, mientras que las regiones con resina insuficiente tienen baja resistencia. La distribución desigual de las tensiones internas provoca grietas.

• La compactación desigual es otro factor adverso. Las zonas altamente compactadas poseen una gran rigidez y no pueden aliviar las tensiones internas mediante deformaciones menores, mientras que las zonas poco compactadas tienden a deformarse. La interacción entre estas zonas crea las condiciones propicias para la formación de grietas.

• Un desmoldeo inadecuado es fundamental. Si el desmoldeo se produce prematuramente, antes de que el molde alcance la resistencia adecuada, se forman microfisuras bajo la fuerza de desmoldeo externa y el propio peso, que luego se propagan en los procesos posteriores.

• Al aplicar recubrimientos de secado rápido, un valor Baumé inadecuado y disolventes incompatibles prolongan el tiempo de aplicación. El calentamiento excesivo tras la ignición provoca concentración de tensiones y agrietamiento.

  4. Influencia de las condiciones ambientales

      La temperatura y la humedad ambiente actúan como reguladores de la reacción de autoajuste.

• Las altas temperaturas aceleran el curado, acortan el tiempo de trabajo de la mezcla de arena y endurecen rápidamente el molde. La tensión interna no se disipa lo suficiente, lo que provoca grietas.

• Las bajas temperaturas ralentizan la reacción y dan como resultado un curado incompleto. El molde adquiere resistencia lentamente, y una ligera fuerza externa durante su manipulación puede provocar grietas.

• La alta humedad permite que la arena absorba la humedad libre. Durante el curado, el agua se vaporiza y genera presión de vapor que rompe los puentes de unión de la resina. La concentración de tensiones alrededor de los poros se convierte en grietas.

II. Medidas preventivas para grietas

1. Control de la velocidad de curado

   Evite un curado excesivamente rápido. Determine un tiempo de trabajo y un tiempo de desmoldeo razonables para la arena de resina de furano según las condiciones reales de producción. A baja temperatura ambiente, precaliente los moldes metálicos y los enfriadores para la fabricación de moldes y núcleos, a fin de lograr una velocidad de curado uniforme en todas las secciones y reducir las diferencias de temperatura.

2. Optimización del diseño estructural del molde

   Para moldes de gran sección, utilice estructuras huecas con el fin de reducir el consumo de material y evitar deformaciones y grietas. Optimice la estructura y la rigidez de los bastidores del núcleo; se prefieren los de hierro fundido. Si se utilizan bastidores de acero, debe garantizarse una rigidez suficiente para evitar tensiones elásticas.

   Coloque los moldes grandes y complejos sobre paletas especiales para evitar que se deformen bajo su propio peso.

3. Optimización de materiales de moldeo

   Utilice resina termoplástica de furano de baja contracción y fraguado automático. Controle la tasa de adición de resina, generalmente no más del 1 % de la masa de arena. Seleccione resinas con baja tendencia a la coquización a temperaturas elevadas.

   Utilice equipos de mezcla continua de alta precisión con dosificación exacta. Respete el tiempo de mezclado especificado para lograr una mezcla uniforme de todos los componentes. Utilice un endurecedor de ácido sulfónico de calidad con un contenido de ácido libre estable.

4.  Estandarización de las operaciones de proceso

   Completar el llenado y la compactación de la arena dentro del tiempo de trabajo de la arena mezclada, y mantener una compactación uniforme del molde.

   Aplique el recubrimiento solo después de que el molde se haya endurecido lo suficiente. En el caso de recubrimientos a base de alcohol, aplíquelo rápidamente y enciéndalo de inmediato para minimizar el impacto térmico de la llama sobre el molde. Utilice los disolventes especificados por el fabricante para ajustar el valor Baumé del recubrimiento y evitar el sobrecalentamiento y la contracción excesiva.

   Encienda el sistema de desempolvado de arena usada durante el proceso de sacudida. Controle el contenido de finos y el valor de demanda de ácido de la arena recuperada para mantener una calidad de arena estable.

La resina autofraguante de furano XINDA es una resina termoendurecible que contiene anillos de furano y se endurece a temperatura ambiente mediante catálisis ácida. Ofrece ahorro energético, bajas emisiones de carbono y mínima contaminación ambiental durante su aplicación. Se utiliza ampliamente en la fabricación de moldes y machos para piezas únicas, lotes pequeños, medianos, grandes y extragrandes. La resina proporciona un curado estable, garantiza una calidad de molde fiable y ayuda a reducir los defectos de fundición.